Метод кислотно-основного титрования

(метод нейтрализации)

I.

Организационный момент (1-2 мин)

II.

Актуализация знаний.

1.

Проверка знаний (проверка домашнего задания)(

(Приложение 1)

)

I вариант

1.

Дать определение понятиям:

Титр?

Титрование?

Точка конца титрования?

Ошибка титрования?

2.

Решите задачу.

Сколько мл 0,1 н раствора HCl потребуется для нейтрализации 20 мл 0,075н раствора NaOH?

II вариант

1.

Дать определение понятиям:

Стандартный раствор?

Точка эквивалентности?

Индикаторы в методе титрования?

Сформулируйте закон эквивалентов.

2.

Решите задачу.

Рассчитайте титр 0,1н раствора серной кислоты

2.Постановка темы урока. Определение и формулирование цели урока. Постановка

плана изучения нового материала.

Цель урока:

Познакомиться с важным методом объемного количественного анализа – методом кислотно-

основного титрования (нейтрализации), его закономерностями и применением данного

метода в практике ЦБП.

План урока:

1. Сущность метода кислотно-основного титрования.

2. Индикаторы применяемые в методе нейтрализации. Теории индикаторов (ионная).

3. Правила выбора индикаторов по кривым титрования и продуктам реакции.

4. Применение метода кислотно-основного титрования для определения кислот, оснований,

солей и их смесей.

III. Изучение нового материала (20 минут)

Метод кислотно-основного титрования (метод нейтрализации)

1.

Сущность метода.

Метод кислотно-основного титрования основан на реакциях взаимодействия между

кислотами и основаниями, то есть на реакции нейтрализации:

H

+

+ OH

–

= H

2

O

Где и для чего нашло применение данного метода?

Метод применяется:

1. для количественного определения кислот и щелочей.

2. для определения концентрации солей, растворы которых вследствие гидролиза имеют

щелочную или кислую реакцию ( например Na

2

CO

3

, NH

4

Cl) .

В техно-химическом

контроле ЦБП для определения качества растворов варочного

щелока (содержание активной и общей щелочности, сульфидности) и варочной кислоты

(содержание SO

2

), степени промывки целлюлозы, качества химикатов используемых для её

отбелки и облагораживания, при контроле технологического процесса производства бумаги

(качество сернокислого глинозема, клеев) и др.

Что может являться рабочими растворами для данного метода?

Рабочими растворами метода являются растворы сильных кислот (HCl, H

2

SO

4

, HN0

3

и др.)

или сильных оснований (NaOH, KOH, Ва(ОН)

2

и др.). В зависимости от титранта метод

кислотно-основного титрования подразделяют на ацидиметрию, если титрантом является

раствор кислоты, и алкалиметрию, если титрантом является раствор основания.

Как готовятся рабочие растворы кислот и оснований для данного метода? Как первичные

стандарты или вторичные?

Рабочие растворы в основном готовят как вторичные стандартные растворы, поскольку

исходные для их приготовления вещества не являются стандартными, а затем их

стандартизуют по стандартным веществам или стандартным растворам.

Например: растворы кислот можно стандартизовать по стандартным веществам —

тетраборату натрия Na

2

B

4

O

7

* 10 H

2

O, карбонату натрия Na

2

CO

3

* 10H

2

O или по стандартным

растворам NaOH, KOH; а растворы оснований — по щавелевой кислоте H

2

C

2

O

4

* 2Н

2

0,

янтарной кислоте H

2

C

4

H

4

O

4

или по стандартным растворам HCl, H

2

SO

4

, HN0

3

.

2.

Кислотно-основные индикаторы.

Что такое индикаторы?

Индикаторами

в

методе

нейтрализации

служат

вещества,

окраска

которых

меняется

в

зависимости от изменения рН. Эти вещества называют кислотно-основными индикаторами.

Ионная теория индикаторов.

Какие индикаторы могут применяться в методе нейтрализации??

Кислотно-основные индикаторы это слабые органические кислоты или основания, у

которых

недиссоциированные

молекулы

и

ионы

имеют

различную

окраску.

В

качестве

индикаторов в методе нейтрализации применяются следующие индикаторы: лакмус, метил-

оранж, фенол-фталеин и метиловый красный.

Рассмотрим действие индикатора на примере лакмуса:

Лакмус - слабая кислота, недиссоциированные молекулы которой красного, а анионы

синего цвета. Диссоциация лакмуса: HInd ↔ Н

+

+ Ind

-



Если к раствору лакмуса прибавить кислоту, в растворе возрастёт

[н

+

] ,

равновесие реакции

сместится влево и раствор покраснеет: HInd ↔ H

+

+ Ind

-



Если к раствору лакмуса прибавить щёлочь, то её ОН

-

ионы будут связывать Н

+

ионы

индикатора

в

молекулы

воды:

Н

+

+

ОН

-

=

Н

2

О

(концентрация

ионов

Н

+

в

растворе

уменьшится), равновесие реакции диссоциации индикатора сместится вправо, и раствор

посинеет.

Индикаторы у которых окрашены обе его формы (и молекулы и ионы) называются

двуцветными (лакмус, метил-оранж.).

Индикаторы у которых окрашена только одна из форм называются одноцветными (фенол-

фталеин).

Интервал перехода окраски индикатора определяется значениями рН раствора, в

пределах которых данный индикатор меняет свою окраску

3.

Правила выбора индикаторов по кривым титрования и продуктам реакции.

Наиболее важной характеристикой индикатора при методе нейтрализации является

показатель титрования (рТ)

Показатель титрования – численно равен рН при котором индикатор наиболее резко

меняет окраску.

Значение рТ находится приблизительно в середине интервала перехода индикатора.

Характеристика некоторых часто используемых индикаторов

Индикатор

Интервал перехода окраски

Показатель

титрования (pT)

Изменение окраски

Метил-оранж 3,1- 4,4

4

Красная→желтая

Метиловый

красный

4,2 - 6,2

5

Красная→желтая

Лакмус

5,0 – 8,0

7

Красная→синяя

Фенол-

фталеин

8,2 – 10,0

9

бесцветная→красная

Выбор

индикатора

для

титрования

производится

по

кривой

титрования

двумя

способами:

1. Для данного титрования пригоден тот индикатор, для которого интервал т.е. область

перехода ∆рН попадает в область скачка на кривой титрования.

2. Для данного титрования, пригоден тот индикатор, для которого показатель титрования рТ

находится наиболее близко к рН эквивалентной точки титрования.

Выбор индикатора по продуктам реакции:

В

случае

экспрессного

анализа,

когда

нет

возможности

провести

титрование

стандартного образца и построить кривую титрования, чтобы максимально точно подобрать

индикатор, его выбирают по продуктам реакции. Это более быстрый, но менее точный

способ

выбора

индикатора.

Как

пользоваться

этим

методом,

рассмотрим

на

примере

количественного определения щавелевой кислоты (Ка1 = 5,62 • 10

-2

, Ка2 = 5,89 • 10

-5

):

Н

2

С

2

О

4

+ 2NaОН-- Na

2

С

2

О

4

+ 2Н

2

О

Продуктами

данной

реакции

являются

вода

(рН

=

7)

и

гидролизующаяся

соль

сильного основания и слабой кислоты, гидролиз которой идет по аниону. Следовательно, в

точке эквивалентности рН > 7. Значит, в данном случае подойдет индикатор, интервал

перехода окраски которого лежит в щелочной среде (например фенолфталеин).

Кривые титрования графически изображают изменение рН при постепенном

добавлении стандартного раствора к определенному количеству исследуемого раствора.

На оси абсцисс (х) откладывают имеющийся в разные моменты титрования избыток кислоты

(или щелочи) в процентах, а на оси ординат (у) рН раствора.(Приложение 2)

Задание № 1: В каком из перечисленных титрований точка эквивалентности лежит при

рН=7; рН <7 или рН>7

а) KOH + HCl

б) CH3COOH + NaOH

в) HClO4 + NaOH

г) NH4OH + HCl

III.

Первичное закрепление изученного материала

Пример 1 .

При титровании 100 мл 0,1 М раствора HCl 0,2 М раствором NaOH оттитровано 30%

раствора кислоты. Определите рН титруемого раствора в данной точке.

Решение:

а) При титровании происходит реакция: HCl + NaOH = NaCl + H

2

O

До точки эквивалентности в растворе остается недотитрованная кислота.

б) V(оттитрованной кислоты) = 100 мл · 0,3 = 30 мл;

V(оставшейся кислоты)= 100 - 30 = 70 мл.

в) Так как концентрация щелочи в 2 раза больше, то объем еѐ, пошедший на титрование в 2

раза меньше (закон эквивалентов: С1 · V1 = C2 · V2), т.е. 15 мл.

г) Общий объѐм титруемой смеси: V(получен. р-ра) = 100 + 15 = 115 мл.

д) Число моль HCl, оставшихся в растворе после титрования (в 70 мл)

В 1000 мл – 0,1моль

В 70 мл – n моль

n(HCl) = 1000*70 /0,1 = 0,007 моль. или С = V n , n = C · V; n (HCl) = 0,1 М · 0,07 л =

0,007 моль

е) Концентрация HCl в полученной титруемой смеси:

В 115 мл – 0,007 моль

В 1000 мл – С

С= 0,007*1000 / 115= 0,06 моль/л

или С ((HCl)неоттитров.) = л моль 0,007/ 0,115 = 0,06 моль/л

ж) Так как HCl сильная кислота:

HCl= H

+

+ Clˉ, то [Н + ] = Cк-ты = 0,06 моль/л

рН = -lg [Н + ] = - lg 0,06 = 1,22.

Ответ:

рН = 1,22.

Задание № 2: На титрование 10,0 мл раствора азотной кислоты в 3-х опытах затрачено

соответственно

11,2;

11,3;

11,2

мл

0,102

н

раствора

тетрабората

натрия.

Рассчитайте

эквивалентную концентрацию кислоты и ее массу в 200 мл раствора.

V. Домашнее задание

1.

Решить любые 3-и задачи (Приложение 3)

2.

Творческое задание: придумать 1 задачу по теме урока.

IV. Рефлексия.

1) Больше всего мне понравилось...

2) Самым интересным сегодня на уроке было...

3) Самым сложным для меня сегодня было...

4) Сегодня я понял...

5) Сегодня я научился...

6) На будущее мне надо иметь в виду

7) На что необходимо обратить внимание…